Runbot 工程实践 STEM 实验室

国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)指出:把改革创新作为教育 发展的强大动力，教育要发展，根本是改革。创新改革教学内容，方法、手段，建设 现代学校制度。教育部于 2017 年出台了《小学科学课程标准》，首次在基础教育中 把工程、技术与科学结合起来，展现出 STEM 教育的发展趋势。

2017 年 6 月，教育部中国教育科学研究院设立 STEM 教育研究中心，并主办第一 届全国 STEM 教育大会，STEM 教育在经历了国内 10 余年的理论探索后，开始正式 在教育领域开展落地实践探索。

2017 年下半年，中国教育科学研究院发布了《中国 STEM 教育白皮书》，阐述了 STEM 教育在国内开展实践应用的理论依据和与基础教育结合的模式。随着中国教育 科学研究院《中国 STEM 教师能力等级标准(2017)》、《中国 STEM 课程建设标准 (2018)》的出台，STEM 教育入校实践有了明确的科学标准指引。

根据中国教育科学研究院《中国 STEM 教育 2029 创新行动计划》，将陆续支持 全国有条件的地区和学校开展 STEM 教育的实践探索工作，培养一批 STEM 教育的试 点示范学校作为 2029 计划的“领航学校”和“种子学校”。

全国中小学 STEM 教育创新教室系列建设项目，是在中国教育科学研究院 STEM 教育研究中心指导下，在中科院、中国航天科技集团、清华大学、全国青少年未来工 程师博览与竞赛组织委员会等科研机构的支持设计下，打造的适合中国广大中小学开 展 STEM 科技教育活动场所，本方案组织多名相关科研院所、高校、高科技企业专家 联合研制。目前形成了编程教育、智能创造、F1 赛车、航空航天、生物工程等多个主 题的 STEM 教室建设及课程服务体系。

针对小学部分的 STEM 专业教室旨在通过各类情境化、趣味化、富有挑战性的活 动，贯彻 STEM 教育理念和教学实践，培养小学生青少年的创新意识、科学思维、设 计方法和制作技能，提高综合运用学科知识解决实际问题能力。使学生感受到 STEM 学习实践的魅力，体验实际动手操作流程与乐趣，体验发掘需求、设定目标、设计与 创新方案、尝试与调试等过程。

STEM 教育创新教室的设计基于 STEM (Sciences, Technology, Robotics, Engineering, and Mathematics)多学科融合理念和 iCDIOS( innovation for Conceive ， Design， Implement，Operate, and Service)综合培养模式，划分主 题功能学习区域，配备丰富的教育装备和完善的课程体系，用于中小学生 STEM 教 育。课程以学习者为中心，采用建构主义学习利用，运用项目式学习、探究式学习、 游戏式学习的方法，让学生作为课堂的主体，在项目中主动探究，体会做中学、学中 做的学习乐趣。

智能创造主题 STEM 教室建设秉承以下原则设计和实施:

1、符合新课改《课程标准》要求。新课改《课程标准》的教育理念、思想、模 式，彻底改变传统教师的角色定位，需要新的实验模式、实验技术和实验方法来支撑 教师的教学、学生的学习。

2、探究式学习，模拟科学研究活动。工作室配备的设备，不是高级玩具，而是探 究性学习的工具。探究性学习本质上是模拟科学研究活动，科学研究活动有其自身的 规律、程序，工作室的建设方案应便于学生分组、角色定位，便于实施模拟的科学研 究活动。

3、以学生为主体。学生是开展项目学习的主体，在教师的引导下自主选择探究课 题学习。

4、实践性原则。遵循教学规律，引导探索、尝试、创造。从课程学习、社会现 象、自然现象选择具有一定的灵活性、开放性、趣味性、主动性、综合性的实验，来 构建实验室的课题内容，方便创设问题情境。

5、创造性原则。营造鼓励学生创新的环境，课程项目设计应具有开放性，为学生 创造性思维创设更多空间。

智能创造主题 STEM 教室建设秉承以下原则设计和实施:

1、符合新课改《课程标准》要求。新课改《课程标准》的教育理念、思想、模 式，彻底改变传统教师的角色定位，需要新的实验模式、实验技术和实验方法来支撑 教师的教学、学生的学习。

2、探究式学习，模拟科学研究活动。工作室配备的设备，不是高级玩具，而是探 究性学习的工具。探究性学习本质上是模拟科学研究活动，科学研究活动有其自身的 规律、程序，工作室的建设方案应便于学生分组、角色定位，便于实施模拟的科学研 究活动。

3、以学生为主体。学生是开展项目学习的主体，在教师的引导下自主选择探究课 题学习。

4、实践性原则。遵循教学规律，引导探索、尝试、创造。从课程学习、社会现 象、自然现象选择具有一定的灵活性、开放性、趣味性、主动性、综合性的实验，来 构建实验室的课题内容，方便创设问题情境。

5、创造性原则。营造鼓励学生创新的环境，课程项目设计应具有开放性，为学生 创造性思维创设更多空间。

本方案围绕中小学教学实际及学校定位，以建设示范性 STEM 主题教室、建立并 指导培养校内 STEM 教师小组、培养学生创新思维、提升动手能力和学科融合能力为 目标，基于学校现有资源，将 STEM 理念和实践融入学校人才培养全过程，同时借助 中国教育科学研究院的专家指导和授课服务，推动复合型教师成长，探索适合学校自 己发展路径的教书育人实践模式，链接国家级、国际级青少年科技竞赛、STEM 竞赛平 台，推动学生通过项目式学，提升学科知识的掌握度，提升科学素养能力，激发青少 年的创新创造思维，在专家指导下，参与 STEM 竞赛交流展示，提升学生、教师、学 校在 STEM 教育实践中的参与度和影响力。

STEM 主题教室定位及服务对象

1、主要服务定位:

1)本校 STEM 课程教学授课及实践活动场所;

2)创客(科技)社团活动参与师生;

3)未来工程师参赛队伍赛事课程学习及训练;

4)其他科学创意类活动的参与师生。

2、参与学生年龄阶段

6-16 岁

3、面积及容量

面积约 50 平米

可同时服务于 30-40 名学生

在漫长的人类历史上，教育发展和进步往往靠名垂史册的教育大家在理论层面的建树来引领趋势。而今，“技术”自身走出了附属或辅助的角色，第一次走 上教育改革的最前台，推动着一场更为深刻的变革。据权威教育研究指出，学生 将以“创客”方式在学习过程中实现跨领域的融合，并不断地在设计中创造。在 “做”中学习的过程，学生们还可以作出具体的设计，综合运用不同学科的理论， 然后得出新的结论，再应用于探索创造中。“创客”会极大地改变孩子的学习方 式甚至是圈子。

创客教育带来的技术与教育的相互渗透，使得基础教育逐步呈现出8大结构 性特征:教材多媒化;资源全球化;教学个性化;学习自主化;任务合作化;环 境虚拟化;管理自动化;系统开放化。创客教育正以学生的兴趣为起始点，为学 生创设一个多元化、互动化、分享化的学习环境。

为顺应科技时代发展，实现教育信息化的全面改革，教育部出台《教育信息 化“十三五”规划》，明确提出要营造信息化教学环境，积极探索信息技术在“众 创空间”、跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用，着力 提升学生的信息素养、创新意识和创新能力，养成数字化学习习惯，促进学生的 全面发展。可见，创客教育已作为基础教育改革的一大利器，正渗透到我国的教 育领域中去。

学校创新型、实验型的自我定位召唤创客教育

学校要开创并保持创新优势，就需要不断探索、尝试。在国家不断倡导和鼓 励采用新的教学技术做课程改革的背景下，在学校内开展创客教育既是大势所趋，也是学校的内在需要。

创客教育是学校作为优质教学资源的必备基础

3D 打印、智能电子作为学生思想和创意输出的工具，是学校开展创新教育 必备的硬件设备。优质的教学资源致力于培养优秀的创新人才，搭建创客教育的 软硬件设施和教学环境，是实现教育改革与创新人才培养的必备条件。

为顺应科技时代发展，实现教育信息化的全面改革，教育部出台《教育信息 化“十三五”规划》，明确提出要营造信息化教学环境，积极探索信息技术在“众 创空间”、跨学科学习(STEAM教育)、创客教育等新的教育模式中的应用，着力 提升学生的信息素养、创新意识和创新能力，养成数字化学习习惯，促进学生的 全面发展。可见，创客教育已作为基础教育改革的一大利器，正渗透到我国的教 育领域中去。

创客教育坚信创新人才是发展壮大新经济的首要资源，更多的创客将引领 我们走向更美好的未来。创客教育基于自身对于互联网革命、新技术发展、制造 业升级等时代特征以及未来发展趋势对人才培养提出的挑战的理解，结合认知科 学与发展心理学最新研究成果，提出“造未来”课程体系，希望通过引领时代的 教育理念、高质量的教育服务以及丰富的国际化教育科技资源帮助学校打造面向 未来的创新教育，培养21世纪学习者最核心的能力。

与传统的学校课程模式相比，创客课程将重心转移到学生的动手能力和创新 思维上来，以创客空间为依托，以培养青少年创客为目的，以提升学生综合实践 能力为目标，以开展工程教育为本质，全面打破传统教育在课程设置和教学目标 达成中的瓶颈。

创客教育的设计理念是希望孩子们在专业交叉和学科融合中快速学习新事 物，为未来社会培育更多动手实践能力强、创新能力强、有能力解决未来发展问 题、对未来技术和产业起到引领作用、具备良好的人文素养与国际竞争力的高素 质复合型创客式人才。

创新教育整体解决方案集先进的软硬件设施、创新的创客课程设置、完备的 师资培训服务以及前沿的高新行业资源为一体，一者打破传统教育模式，树立全 新的教学理念，提高学生的创新思维及动手能力;二者作为传统教育课程内容的 加强和延伸，为学生提供一个动手锻炼、发散思维、创造生产的空间。

根据多年的调研及合作学校走访，针对于不同年龄段的学生开发了多样式的 项目式创客课程，根据不同学龄段定制了不同的培养方式。

整个创客教育方案围绕5大知识领域开展:

科学(Science)

科学知识，尤其是基础理论知识，包括数学，物理，化学，生物，这部分在 课堂上或者超出课堂的知识，是创客知识系统的核心。

技术(Technology)

简单的说就是科学知识在时间中的应用。这部分结合课堂知识和创客空间中已有的器材来完成。例如3D打印机的使用技术等。

工程(Engineering)

合理的运用技术来达到目标。通过实际的工程实践才能完成。

艺术(Art)

在跨学科的项目制作过程中，加入了美学的部分，使得创客作品更具备艺术性和美感。

数学(Mathematics)

学生通过制定设计方案、制作原型、方案优化等设计过程，培养合作精神、学会多角度思考问题、提高计算能力及逻辑思维能力。